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如何利用EN腳設(shè)計出好電源?

作者: 時間:2020-08-27 來源:電子產(chǎn)品世界 收藏
編者按:“一切都是為了您的電源更加可靠!”對于帶使能EN引腳的LDO,雖然我們都知道是用來開、關(guān)器件,但是您知道如何靈活使用才能達到您想要的可靠電源的設(shè)計目標嗎?閱讀本文您將得到啟發(fā),并能舉一反三。

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本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/202008/417623.htm

1.以ZL6205為例,先簡單介紹一下。

致遠微電子推出的ZL6205系列LDO,具有低壓差(240mV@500mA),較好的輸出電壓精度(±1%),較大的負載電流特性,同時集成欠壓,過流,短路,過溫等保護功能。同樣ZL6205也帶EN腳,下文就以ZL6205為例,結(jié)合ZL6205內(nèi)部集成的快速放電電路,舉例說明EN腳在最常見的兩種使能方式下對輸出產(chǎn)生的不同效果。

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圖1  ZL6205引腳信息

在了解EN腳不同使能方式之前,有必要了解下ZL6205的一些電氣特性。表1為ZL6205數(shù)據(jù)手冊里的部分電氣參數(shù)。VUVLO為ZL6205的欠壓關(guān)斷閾值電壓,小于這個電壓值,芯片處于關(guān)閉狀態(tài),REN為內(nèi)部集成的下拉電阻,EN懸空時內(nèi)部拉為低電平。EN引腳為高電平使能引腳,在推薦的工作電壓范圍內(nèi),VHI和VLO分別為可靠識別的高電平(≥1.8V)和低電平(≤0.4V)。

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1 相關(guān)電氣參數(shù)

但是表1中的VHI和VLO不是實際的使能電壓閾值,圖2的曲線才是ZL6205的在不同輸入電壓下的實際使能電壓閾值,可以看到隨著ZL6205輸入電壓的升高,使能電壓閾值會跟著升高,但ZL6205的使能電壓閾值的回滯電壓很小。例如ZL6205在VIN=4.2V的時候,VEN=1.2V是上電時的使能電壓閾值,也是掉電時的禁能電壓閾值。

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圖2  EN使能閾值與輸入電壓的關(guān)系

2. 方式一:直接上拉使能

圖3為電源常見的使能方式,EN腳與VIN腳直接短接。當ZL6205上電時,VEN始終VIN相等,有時候VIN與EN腳間串聯(lián)一個電阻(常見的數(shù)k到數(shù)十k),但通常EN引腳的輸入阻抗較大,ZL6205的REN的阻值為3MΩ,所以EN腳電壓信號還是會與VIN基本保持一致。

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圖3  直接上拉使能

按照上圖的電路設(shè)計,ZL6205在輕載時上下電會得到圖4這樣的輸入輸出電壓曲線。這個電路的最大特點就是上下電過程中,輸出的開啟和關(guān)閉完全由芯片固有的欠壓閾值VUVLO(2.1V)控制,而不受VEN(EN腳的邏輯閾值電壓)控制。各個時間段特點如表2所示。上下電過程中輸入電壓越過VUVLO后均有一段輸出跟隨輸入電壓的階段(t1~t2,t3~t4),該電路比較適合輸入電壓較為穩(wěn)定,且對輸出電壓上下電速度要求不高的場合。

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表2  各段時間電壓特征說明

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圖4  直接上拉使能輸入輸出電壓曲線

3. 方式二:電阻分壓使能

有時候需要VIN上升或者跌落到某一電壓(不小于VUVLO)后,才允許ZL6205啟動輸出電壓或者關(guān)閉輸出電壓,這樣就需要圖5這樣的使能電路。根據(jù)圖2可知,ZL6205在VIN=2.2V~6.5V的輸入電壓范圍內(nèi)的使能電壓閾值VEN=1.2V±0.3V,這樣就可以通過電阻分壓來設(shè)置ZL6205的上電時的啟動電壓(或掉電時的關(guān)閉電壓)。

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圖5  電阻分壓使能

根據(jù)圖5可以得到以下公式。

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VEN_SD:上電過程中期望的開啟電壓點(或者掉電過程中期望的關(guān)閉電壓點),該值需要大于VUVLO(2.1V),小于VIN。

VEN:VEN_SD電壓對應(yīng)的器件實際使能閾值(可以根據(jù)圖2得到),要求精度不高時,可以統(tǒng)一按照1.2V來計算。

例如,對于常用的3.3V輸出版本的ZL6205來說,在電源上下電過程中,希望達到一定的電壓值,例如3.6V,再開啟或者關(guān)閉ZL6205。那么這個3.6V就是需要設(shè)定的電壓點VEN_SD。根據(jù)圖2可知,輸入電壓為3.6V對應(yīng)的VEN為1.15V。代入上面的公式得R1:R2=2.13, 電阻R1和R2需要滿足這個比例,結(jié)合考慮功耗,穩(wěn)定性和EN輸入阻抗,推薦R1=100k,R2 = 47k。

按照上面設(shè)計,ZL6205上下電會得到圖6這樣的輸入輸出電壓曲線。對于常用的3.3V輸出版本的ZL6205來說,3.6V的VEN_SD能滿足全負載范圍的壓差VDROP需要。各個時間段特點如表3所示。這個電路的最大特點就是上下電過程中,輸出的開啟和關(guān)閉完全由設(shè)定的VEN_SD來控制,而不受芯片的欠壓閾值VUVLO(2.1V)控制。當設(shè)置的VEN_SD大于穩(wěn)態(tài)輸出電壓VOUT時,上下電過程很快,看起來幾乎是一步到位,而沒有輸出跟隨輸入電壓的階段,在輸入電壓低于VEN_SD的階段無論輸入怎么波動都不會影響到輸出。所以該電路在輸入電壓上下電緩慢且不穩(wěn)定的場合中使用,輸出可以獲得更加快速且穩(wěn)定的上下電效果。

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表3 各段時間電壓特征說明

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圖6 電阻分壓使能輸入輸出電壓曲線

4. 其他使能的應(yīng)用

對于電源來說,利用EN腳控制輸出的方式還有很多。如圖7所示,該電路可以通過調(diào)整RC參數(shù)(R1和C4,R2和C8)來調(diào)整輸出上下電時序,也可以通過外部控制信號POWER_EN1和POWER_EN2來控制輸出電壓上下電時序。圖8則是利用第一路的輸出VOUT1作為輸入信號來控制第二路的輸出VOUT2。從而實現(xiàn)需要的上電時序,這里由于篇幅限制,更多的電源的應(yīng)用電路和解決方案可訪問廣州立功科技官網(wǎng)。

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圖7  輸出電壓時序應(yīng)用電路一

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圖8  輸出電壓時序應(yīng)用電路二



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